直径5ミクロン！世界最小の明るいUVC LEDが登場しました。

发布时间：2021-05-25 15:36 来源：萤光创新

外メディアの報道によると、米サウスカロライナ大学（the University of South Carlolina）の科学者は、世界最小で最も明るい深紫LEDを発行しました。チップサイズは5ミクロンで、波長は281 nmです。これらのチップからなるUVC LEDアレイは361 W・cm-2の明るさを持つ。

聞くところによると、今世紀の初めに、南カロライナ大学の研究院チームは小型UV LED接続アレイの開発を始めました。第一世代UV LEDピクセルの直径は25ミクロンで、10×10のアレイは、光出力パワーを向上させ、高い信頼性を持ち、電流の混雑を減少させ、主に対応付け直列抵抗と補助電流の拡張を行う。

最近，このチームは深い紫外光源に対してこの構造を再検討し，主な集束熱インピーダンス及び画素サイズが発光パワーに及ぼす影響を調べた。

チームの広報担当者のRichard Floydによると、深紫外LEDのサイズを20ミクロン以内に縮小すると、大部分の生産ステップの難易度が増加することはなく、専用の設備が完成する必要もないという。例えば、すべてのリソグラフィーステップにおいて、標準的な光抵抗剤カバーとKarl Suss MJB-3マスクアラインメント（Mask Aligner）を採用した。

しかし，全ウエハの均一性を保証するために，研究チームは20ミクロン以下のリソグラフィー露光と現像時間を最適化し，p極Ohm接触アニーリング条件を最適化した。

研究チームは直径90ミクロンの単画素LED参照物を3つの異なるアレイ構造と比較した。36つの直径が15ミクロンの画素アレイ、81つの直径が10ミクロンの画素アレイ、324つの直径が5ミクロンの画素アレイ、ギャップは5ミクロンであった。

左：5ミクロンの相互接続ピクセルアレイ（ピクセル間の隙間は5ミクロン）右：直流電流が60 mAの時の同じアレイ（画像ソース：南カロライナ大学）

ウエハ上の測定法（500 nsパルスと0.05%のデューティサイクルを採用してデバイスの熱量を最大程度に低減する）により、アルミニウムヒートシンクを持つ単一の5ミクロン（直径）の画素は、駆動電流が10.2 kA・cm-2の場合、ピーク輝度は291 W・cm-2となり、前述のLED参照物の明るさの30倍となることが分かった。

三つの異なるアレイの研究結果は，熱垂下を除去する優れた排熱技術のおかげで，画素サイズを低減して性能を向上させることができることを示した。シングルチップ参照物に比べて、324本の直径が5ミクロンの画素アレイは連続波モードで出力電力が5倍以上増加し、パルスモードでは出力電力が15倍以上向上する。

今回の研究により、研究チームは、この相互接続マイクロピクセルアレイの外部量子効率はピクセルサイズの縮小とともに低下しないことを発見しました。したがって、研究者たちはデバイス性能に影響を与えない条件で、より小さいサイズの深紫LEDを開発する自信があります。

しかし，研究結果は，デバイスサイズがさらに小さくなると，熱インピーダンスはわずかに減少することを示したが，この指標だけが影響を受けることもある。

現在、南カロライナ大学の研究チームは光の抽出効率を高める技術を研究しており、これらの画素を独立電子で制御できることを期待しています。

今回の研究突破はUVC LEDが高用量の深紫外線照射を要求する応用において水銀灯との競争をよりよくすることに役立つという。なにしろ、マスクの消毒など一部の応用場所では、水銀灯の毒性が懸念されている。

現在のUVC LEDは光電変換効率、コストパフォーマンス、寿命などの技術指標の面では水銀灯に及ばないが、技術の不断の突破は最終的にはUVC LEDが水銀灯に代わるプロセスを推進する。